Los hongos están entre los organismos más versátiles de la Tierra. Algunos sirven de alimento para otras especies, otros nos hacen alucinar y algunos generan enzimas que podrían ayudarnos a limpiar el agua contaminada, entre muchos otros.
“En biotecnología, la idea es tomar las herramientas que ya tiene la naturaleza y dirigirlas hacia cosas muy específicas, como combatir la contaminación del agua”, dice Nancy Ornelas, profesora investigadora de la Escuela de Ingeniería y Ciencias del Tec de Monterrey y miembro del Centro del Agua.
En México, la contaminación del agua es uno de los problemas ambientales más grandes a los que se enfrenta el país. De acuerdo con un estudio realizado por la Comisión Nacional del Agua (Conagua), el 59.1% del agua superficial del país está contaminada.
El problema crece debido a la falta de capacidad de las plantas de tratamiento, que actualmente solo trata el 43% de los residuos municipales.
En entrevista con TecScience, Ornelas explica que parte de la solución está en combinar el uso de la biotecnología, la nanotecnología y soluciones basadas en la naturaleza para complementar el trabajo que se hace en estas plantas y lograr una mejor calidad.
Hongos para limpiar agua contaminada
En 2015, ella y su grupo salieron a las zonas boscosas de Monterrey en busca de un hongo que se distribuye en los trópicos del mundo, crece sobre troncos muertos y se alimenta de ellos. Por sus tonalidades rojas y naranjas, fue bautizado Pycnoporus sanguineus (sanguineus se deriva de la palabra «sanguis» que en latín significa sangre).
“El hongo libera unas sustancias que son muy efectivas en la degradación de materia orgánica –como la madera– para deshacerla y poder alimentarse de ella”, explica Ornelas.
Estas sustancias son enzimas —moléculas orgánicas que catalizan reacciones químicas— y, en particular, las que secreta Pycnoporus s., se llaman lacasas y tienen la capacidad de degradar la lignina, el compuesto que conforma la corteza de los troncos de árboles.
Basándose en bibliografía científica, Ornelas y su equipo tuvieron la idea de poner a prueba las enzimas para ver si degradaban otros compuestos orgánicos presentes en el agua contaminada.
Después de encontrar al hongo y trasladar una muestra a su laboratorio, su equipo dedicó los siguientes años a caracterizar, aislar y purificar las enzimas, utilizando biorreactores pequeños y alimentando al hongo con jugo de tomate.
Cuando lograron aislarlas y purificarlas, las pusieron a prueba en agua de la llave, agua de ríos y lagos, y efluentes de aguas residuales de plantas de tratamiento.
“Estas enzimas resultaron muy buenas para degradar contaminantes emergentes, que son muy problemáticos hoy en día”, dice.
Los contaminantes emergentes son aquellos cuya presencia en el agua era conocida, pero hasta hace poco se supo que presentan un riesgo para la salud humana y del medio ambiente. Pocas plantas mexicanas tienen filtros para tratarlos.
Una forma local, eficiente y asequible de tratar aguas residuales
En uno de sus estudios, Ornelas y su equipo colectaron muestras de pozos de agua agrícola y doméstica del Valle de La Paz, Nuevo León, y demostraron que un cóctel de enzimas lacasa removió 50% del diclofenaco presente en el agua, así como más del 70% de otros compuestos orgánicos presentes.
Esto fue replicado con muestras de diversos cuerpos de agua con distintos grados de contaminación. “Lo mejor de estas enzimas es que solo basta con que las pongas en el agua, si está muy contaminada solo pones una mayor cantidad”, explica la investigadora.
Para fortalecer su línea de investigación, además, han utilizado distintos métodos de nanotecnología para inmovilizar la enzima en dispositivos diminutos que permiten que puedan ser reutilizadas hasta por 10 ciclos continuos de tratamiento de agua contaminada.
De acuerdo con la experta, a pesar de que su investigación es ciencia básica y no ha sido escalada a nivel industrial, esta es una manera local, eficiente, asequible y amigable con el ambiente para modernizar las plantas de tratamiento y prevenir que sus efluentes contaminen ríos, lagos, mares y aguas subterráneas.
“La cantidad de enzimas que producimos son enormes, lo equivalente a lo que me costaría uno o dos millones de pesos si las comprara en Sigma Aldrich”, expresa Ornelas. Sigma Aldrich es una empresa química estadounidense que cuenta con enzimas sintéticas similares a las purificadas por ella y su grupo.
El costo total de su operación es muy bajo ya que conservar al hongo es relativamente sencillo, alimentarlo es barato y purificar las enzimas también. “Lo que más gastamos es luz por los biorreactores, pero si además usáramos paneles solares, sería una opción aún más sostenible”, dice.
Actualmente, su grupo se encuentra estudiando la posibilidad de utilizar estas mismas enzimas para degradar los microplásticos, que son una creciente amenaza de contaminación en el mundo.
Para ella, la esperanza es que las soluciones basadas en la naturaleza sean cada vez más utilizadas a nivel global. “Toda la cuestión de la limpieza del agua se está encaminando hacia tratamientos biotecnológicos por su simpleza y sostenibilidad”, cuenta Ornelas.
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